水力学模拟试题及答案(一)
1、选择题:(每小题2分)
(1)在水力学中,单位质量力是指()
a、单位面积液体受到的质量力;
b、单位体积液体受到的质量力;
c、单位质量液体受到的质量力;
d、单位重量液体受到的质量力。答案: c
)(2)在平衡液体中,质量力与等压面(
d、正交。b、平行a、重合;c、相交;答案: d2(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m,则该点的相对压强为22221 kN/ma、c、b、 2 kN/m5 kN/m d、10 kN/m答案: b
(4))水力学中的一维流动是指(
a、恒定流动;
b、均匀流动;
c、层流运动;
d、运动要素只与一个坐标有关的流动。答案: d
)( d /R=(5)有压管道的管径 d 与管流水力半径的比值
。、2;d、14ba、 8;、;c b 答案:
与边壁相对粗糙度和雷诺数(6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数Re 都有关,即可以判断该
液体流动属于
、紊流过渡粗糙区;c a、层流区;b、紊流光滑区;
d、紊流粗糙区
c答案:
)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。已知水击波速7(c=1000m/s,水击压强水头 H
=250m,则管道中原来的流速 v 为0
a、 1.54mb 、 2.0mc 、2.45md、3.22m
c答案:
()8)在明渠中不可以发生的流动是(
a、恒定均匀流;
b、恒定非均匀流;
、非恒定均匀流;c d、非恒定非均匀流。
c答案:
)在缓坡明渠中不可以发生的流动是(9()。
a、均匀缓流;
b、均匀急流;
c、非均匀缓流;
d、非均匀急流。
b答案:3/s,已知渠中某处水深 h = 0.4m,则该处水 Q =1.5m)底宽 b=1.5m 的矩形明渠,通过的流量(10流的流态为
、急流; ba、缓流;、临界流;c
b答案:
(与闸前水头的 H(11)闸孔出流的流量 Q )成正比。
b、 2 次方c1 a、次方、3/2 次方d、1/2 次方 d答案:
)渗流研究的对象是((12)的运动规律。
a、重力水;
b、毛细水;
c、气态水;
d、薄膜水。1
答案: a
(13)测量水槽中某点水流流速的仪器有
a、文丘里计
b、毕托管
c、测压管
d、薄壁堰
b答案:
(14)按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λ =100,模型中水深为 0.1 米,则原型中对应L点水深为和流量比尺为
a、 1 米,λ =1000;
b、 10 米,λ =100;Q Q
;λ =100000c、 1 米,d、10 米,λ =100000。Q Q
d答案:
分)2、判断题:(每小题2
(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。()
答案:错误
)(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。(
答案:错误
))水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(3(
答案:错误
))粘滞性是液体产生水头损失的内因。((4
答案:正确
)((5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
答案:正确
)(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。(
答案:错误
)。(7()矩形断面水力最佳断面的宽深比β =2
答案:正确
)8)断面比能沿流程总是减小的。((
答案:错误
()9)在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。(
答案:错误
(10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。()
答案:正确
3、填空题:(每小题2~4分)
( 1)层流运动和牛顿液体。牛顿内摩擦定律适用的条件是
2,则该点的相对压强为100kN/m为压强体 2()液中某点的绝对2kN/m 2,真空度为不存在 . 。
( 3)只受重力作用,静止液体中的等压面是水平面。
液体存在粘滞性,边界的影响( 4)实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是。
h 5()水流在明渠中的流态为缓流时,其水深,弗汝德数h Fr。1k
(填写、、符号)
( 6)在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越大。
2
( 7)根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为短管和长管。
水击相长 T 的水击,称为直接( 8)在水击计算中阀门关闭的时间水击,把 TT 的水击称T rsrs 为间接水击。
型水面曲线是发生在陡坡坡上的缓流流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数2 (9)a
Fr 沿程减小(指增大、减小或不变)
次方成正比。溢流堰的过堰流量与堰顶水头的
3/2(10)
(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深h 的共轭水深c
''hh(h 为下游河道的水深,填写、、符号 )tct、符号答案:填写、
(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长
度比尺λ=25,当模型中某点的流速为v=o.8m/s,
L m则原型中对应点的流速为 v= 4 m/s 。p
4、问答题:(每小题3~4分)
)什么是理想液体?为什么要引入理想液体的概念?1(
答案:理想液体是指没有粘滞性的液体。
实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。为了简
化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运
动规律,用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。
(2)“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?为什么?
答案:这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。当流量不变通过
一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数(3λ的变化规律。
答案:通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中λ仅是雷诺数 Re 的函数并与 Re 成反比;在层流到
紊流过渡区,λ仅是 Re 的函数;在紊流光滑区λ=f (Re);过渡区λ =f(Re,);粗糙区λ=f213
R(),紊流粗糙区又称为阻力平方区。
R
(4)为什么舍齐公式v C Ri只适用于阻力平方区?
答案:舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流几乎都处于紊
流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。
)流动相似的含义是什么?(5
答案:流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提,动力相似是保证,
才能实现流动相似。
(6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。
答案:均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,因此从能量
方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
)分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?(7
答案:急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游,其原因与急流正好相反。
(8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?
答案:达西定律适用于任一点的渗流流速 u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公式是适用。v
于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于= kJ3
5、作图题:
(5 分定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。)( 1)
v=00
总水头线
测压管水头线
v=00
解:
(2)定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线,并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长,各段
糙率相同分) )(5
K
i i K3
解:
缓流a N 缓流11bK1
N 1急流b N 32i
N >i i3K3
6、计算题:
2。A= 0.64 m折角、进30,两个 l =50 m ,长图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为1)(123=1.0,沿程水力摩擦系数λ=0.024 =0.2,ζ,
ζ=0.5 ,ζ口和出口的局部水头损失系数分别为上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ?分)(10 4
解:按短管计算,取下游水面为基准面,对上下
游渠道内的计算断面建立能量方程
2) v (5 分) (H hl w
2g4R计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数A
0.2m ,0.2 2 0.5 1.0 1.9R
将参数代入上式计算,可以求解得到
3(5 分) /s2.662m Q vA m/s ,4.16v
3/s 。2.662m即倒虹吸管内通过的流量为
(2)从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图 )。橡胶管直径 D=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm。水头w = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p =H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失h 204.9N cm=0,取动能校正系数和动量校正系,行近流速R。如用手握住喷嘴,需要多大的水平力v
数均为 1。(15 分)
1—1 和喷嘴出口断面 2解:以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面
的能量方程 2 —
v2(5 分)20 0H0.50 0
2g m v求得喷嘴出口流速和流量为 5 9.9 g22
s m3(1.5 分) A0.000314
vQ22
s
橡胶管道内的流速为
Qm
s0.7 0 6 (1 分)Av33
5
对于喷嘴建立x 方向的动量方程
N) 187.79 v A R )Q(vp AR pQ(vv333233 x32 x
(6.5 分)
即为手握喷嘴所需之力。(1 分)水流对喷嘴冲击力为R R
(3)有一梯形渠道,底宽b =10 m,水深 h = 3 m,边坡为 1:1,糙率 n = 0.014,底坡 i=0.001。
(9 分),求通过的流量 Q。如流动在紊流粗糙区解:计算渠道断面水力要素,
239m2(1.5 分)mh
过流断面面积bhA
湿周2(1.5 分)18.49 mhxb 21 m
水力半径A(1 分)2.11 m R
x11126(2 分)舍齐系数 / s80.90m CR
n0.53
)(3 分Q = AC (R i)通过的流量= 144.93 m /s
3,坝下收缩断面处/s 265m Q=B= 18m,流量)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽(4分,当坝下游水深时,问: h水深t c=1.1mh =4.7m( 12)
)坝下游是否发生水跃?1(4 分)
2)如发生水跃,属于何种形式的水跃?分)(4
3)是否需要修建消能工?若需要修建消能工,估算消力池深。分) 4(
解: 1)计算临界水深 h,判断收缩断面和下游水流流态,k3/sm
q = Q/B =265/18 =14.72 m
2214.72qh33k 2.81 m
g9.8为缓流,为急流,下游水深h因为收缩断面水深k k ct
=1.1 mhh =4.7mh
所以溢流坝下游必定发生水跃。h的共軛水深)计算收缩断面处水深cc
2h
2h1)q8( 1c32=h gh c c
6
214.721.1
1)2= 5.81m =39.8 1.11 8(
h,该水跃为远驱水跃。因为h c t
3)溢流坝下游发生远驱水跃,需要修建消力池。=1.05,取水跃淹没系数 d估算消力池深j–